刀片夹持器、其制造方法和用它划割的装置.pdf

一种刀片夹持器具有一个切割刀片，在切割刀片两侧具有一个锥形的轴。用来支撑切割刀片的凹入部是钟形的，该钟形部分有一个具有预定曲率半径的弯曲部分，在一个例子中，固态润滑剂可以从夹持器的外部提供给刀片夹持器的凹入部，因而切割刀片的寿命能被延长。

1.  一种刀片夹持器，它包括：
切割刀片，在其切割刃的圆形棱线的两侧具有锥形的轴；
两个夹持件；和
两个用于支撑所述切割刀片的支承件，该支承件设置在所述两个夹持件的相对侧；
其中所述两个支承件中的每个都具有用来支撑所述切割刀片的钟形凹入部。

2.  如权利要求1所述的刀片夹持器，其特征在于，所述钟形凹入部具有弯曲平面，该弯曲平面具有预定的曲率半径。

3.  如权利要求1或2所述的刀片夹持器，其特征在于，所述钟形凹入部没有贯通到所述夹持件。

4.  如权利要求2所述的刀片夹持器，其特征在于，所述钟形凹入部没有贯通到所述夹持件，并且曲率半径是0.1D到D，其中D表示所述切割刀片的切割刃的直径。

5.  如权利要求1或2所述的刀片夹持器，其特征在于，所述钟形凹入部延伸到所述夹持件。

6.  如权利要求2所述的刀片夹持器，其特征在于，所述钟形凹入部延伸到所述夹持器，并且曲率半径是D到2D，其中D表示所述切割刀片的切割刃的直径。

7.  如权利要求1到6中任一项所述的刀片夹持器，其特征在于，所述支承件由单晶体金刚石制成。

8.  如权利要求1到6中任一项所述的刀片夹持器，其特征在于，所述支承件由烧结金刚石制成。

9.  一种用于生产刀片夹持器的方法，该刀片夹持器具有切割刀片，切割刀片在其切割刃的圆形棱线的两侧具有锥形的轴，该方法包括下列步骤：
形成用于支承件的钟形凹入部以支撑切割刀片；
将保持支承件的支承件保持器安装到第一和第二夹持件的每一个上；和
将切割刀片与带有支承件的第一和第二夹持件结合。

10.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述支承件由单晶体金刚石制成。

11.  如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述具有钟形形状的凹入部用钇铝石榴石(YAG)激光器制造。

12.  如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述支承件由烧结金刚石制成。

13.  如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述钟形凹入部用放电加工形成。

14.  一种划割装置，它包括在X和/或Y方向上相对于工作台移动划割头的机构，由脆性材料制成的平板被放在该工作台上，其中所述划割头包括根据权利要求1至8之一所述的刀片夹持器。

15.  一种手动切割器，它包括：
圆柱形把手；和
被固定到该把手的一端的刀片夹持器，其中所述刀片夹持器是根据权利要求1至8之一所述的刀片夹持器中的一个。

刀片夹持器、其制造方法和用它划割的装置
技术领域
本发明涉及一种具有切割刀片的刀片夹持器、其制造方法、一种划割装置和一种使用该夹持器的手动切割器。
背景技术
一种在其下端具有一个切割刀片的刀片夹持器被用来在一个由脆性材料制成的板的表面上划线以将该板分成多块，图1表示在日本实用新型62023779/1987中披露的现有技术的切割刀片2的例子，如图1中的(a)所示，切割刀片2具有共用一个公共底部的两个锥形的形状，其两个尖端被用作切割刀片2的轴。此外，如图1中的(b)、(c)和(d)所示，切割刀片2可以具有凹入的斜面、凸出的斜面和R形倒角的尖端，切割刀片可以由烧结金刚石制成。在刀片夹持器中，刀片在用来支撑刀片的支承件上的摩擦力变得很低，刀片的划割寿命被延长。
近来，对于用划割方法制造的液晶显示器等等产品来说，有很高的降低最终产品价格的要求，因而要求降低划割成本和进一步增加划割效率，关于刀片夹持器，需要增加用于划割的刀片夹持器的寿命。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种刀片夹持器，它具有较高的划割效率和较长的划割寿命。
根据本发明的一个刀片夹持器包括一个切割刀片、两个夹持件，和两个用于支撑切割刀片的支承件，切割刀片在其切割刃的圆形棱线的两侧具有一个锥形的轴；支承件设置在两个夹持件的相对侧，两个支承件中的每个都具有一个用来支撑切割刀片的钟形凹入部。
优选地，钟形凹入部具有一个弯曲平面，该弯曲平面具有一个预定的曲率半径。
优选地，钟形凹入部没有贯通到夹持件。
优选地，钟形凹入部没有贯通到夹持件，并且曲率半径是0.1D到D，其中D表示切割刀片的切割刃的直径。
优选地，钟形凹入部延伸到夹持件。
优选地，钟形凹入部延伸到夹持件，并且曲率半径是D到2D，其中D表示切割刀片的切割刃的直径。
优选地，支承件由单晶体金刚石制成。
优选地，支承件由烧结金刚石制成。
一种根据本发明的方法，该方法用于生产一种刀片夹持器，该刀片夹持器具有一个切割刀片，切割刀片在其切割刃的圆形棱线的两侧具有一个锥形的轴，在该方法中，一个钟形凹入部形成于支承件上以支撑切割刀片，一个保持支承件的支承件保持器被安装到第一和第二夹持件的每一个上，切割刀片与带有支承件的第一和第二夹持件结合。
优选地，支承件由单晶体金刚石制成。
优选地，具有钟形形状的凹入部用钇铝石榴石激光器制造。
优选地，支承件由烧结金刚石制成。
优选地，钟形凹入部用电火花加工形成。
一种根据本发明的划割装置包括一个在X和/或Y方向上相对于工作台移动一个划割头的机构，一个由脆性材料制成的平板被放在该工作台上，划割头设有上述刀片夹持器中的一种。
一种根据本发明的手动切割器具有一个圆柱形把手和一个被固定到该把手一端的刀片夹持器，刀片夹持器是上述刀片夹持器中的一种。
本发明的一个优点是切割刀片和刀片夹持器的寿命能被延长，这是因为切割刀片的旋转精度被提高和在支承件处的摩擦阻力能根据刀片夹持器的结构通过提供固态润滑剂而被降低，刀片夹持器具有带有凹口的刀片夹持件以支撑一个切割刀片，该切割刀片具有共用一个公共底部的两个锥形的形状，每个凹口都有一个具有预定曲率半径的凹入部。
图1是现有技术的由一个夹持器夹持的切割刀片的平面图；
图2是一个刀片夹持器在刀片和其支承件周围的一个区域中的放大的示意图；
图3是现有技术的拉丝机在其拉模周围的视图；
图4是一个刀片夹持器的前视图和侧视图；
图5是一个根据本发明第一实施例的刀片夹持器在刀片和其支承件周围一个区域中的放大的示意图；
图6是一个根据本发明第二实施例地刀片夹持器在刀片和其支承件周围一个区域中的放大的示意图；
图7是一个根据本发明第三实施例的刀片夹持器在刀片和其支承件周围一个区域中的放大的示意图；
图8是用于根据第三实施例的刀片夹持器的支承件的制造步骤的视图；
图9是具有根据本发明的刀片夹持器的划割装置的前视图；
图10是图9所示的划割装置的侧视图；和
图11是根据本发明的一个具有刀片夹持器的手动切割器的局部剖视图。
现在参考附图，其中同样的附图标记在几个附图中都表明同样的或相应的部分，在下面对本发明的实施例进行说明。
本发明研究了现有技术的刀片夹持器以便提高制造效率和延长其划割寿命，图2详细表示一个现有技术的夹持器1的切割刀片2和支承件3a的例子，夹持器1用于刀片2。支承件3a在切割刀片2的两侧支撑切割刀片2，支承件3a由烧结金刚石制成，一个与切割刀片2接触的支撑部分3b具有一个锥形凹入部，该凹入部邻接切割刀片2的轮廓。基于一个关于切割刀片2的切割刃寿命的测试，为了延长切割刀片2的切割刃的寿命，发现与防止切割刀片2的切割刃的磨损和破裂相比，减少在切割刀片2和支撑部分3b之间的摩擦阻力以提高关于切割刀片2的旋转的精度是更有效的。即，提高关于切割刀片2的旋转的精度以降低切割刀片2的轴和支承件3a的磨损是所希望的。
图3表示用来拉伸一根金属丝S以便减小其直径的拉伸机的拉模，该拉模具有被称作锥形口(入口)、引道、缩减道、支承、出口锥和出口的多个区域，由于考虑到其寿命和拉伸精度，所以拉模由金刚石制成。用于拉伸的拉模内部区域具有适合拉伸精度、耐磨性和高强度的形状，并且其截面具有一个平缓的弯曲部分。
本发明人发现，当刀片夹持器的支撑部分3b具有如图3所示的钟形形状的弯曲部分而不是图2所示的锥形形状的弯曲部分时，切割刀片2在支撑部分3b处所得到的稳定的线接触提高了切割刀片的向心性和旋转精度，因而，切割刃的划割寿命变得更长。
图4表示用于切割一种脆性材料的刀片夹持器1的正视图和侧视图。在刀片夹持器的下部，两个夹持件1a和1b平行设置，它们用未示出的支承件可旋转地支撑一个在它们之间的刀片2，刀片夹持器1具有一个成整体的本体，该本体包括夹持件1a和1b，并且一个切割刀片2配装到该成整体的本体的下部以构成一个刀片夹持器1。在结合夹持件1a和1b以可旋转地夹持切割刀片2之后，刀片夹持器1能被用于一种所希望的用途，其中在夹持件1a和1b之间具有一个预定间隙。
图5表示其下部的刀片夹持器20的截面。支承件保持器6例如用焊接固定到圆形凹口中，该圆形凹口设置于第一夹持件20a和第二夹持件20b的彼此面对的平面中，夹持件保持器6例如由铁-铜-锡烧结金属制成，并且它已经与支承件5a烧结在一起，支承件5a由具有圆柱形状的单晶体金刚石制成，切割刀片2在其切割刃的圆形棱线的两侧具有一个锥形的轴。与图3所示的钟形区域相似，在支承件5a的表面上的支撑部分5b具有钟形形状，例如，如果切割刀片2的切割刃的圆形棱线的直径是2毫米，那么上述弯曲部分的曲率半径大约是0.2至2毫米。此外，如果刀片2的切割刃的半径被以毫米为单位表示为D，那么弯曲部分的曲率半径以毫米为单位在0.1D至D的范围内选择。
支撑部分5b形成一个非贯通的凹口，如图5所示，即，支撑部分5b的凹口没有贯通到支承件5a。在这种情况下，固态润滑剂从切割刀片2的侧面供应，固态润滑剂例如是二硫化钨或二硫化钼，它们具有例如这样的特性，即它能在广泛的温度范围内使用和难以被蒸发。
图6表示根据本发明第二实施例的一个刀片夹持器20的下部。与第一实施例的刀片夹持器的下部相似，支承件保持器6和支承件7a被固定到圆形凹入部中，圆形凹入部设于第一夹持件20a和第二夹持件20b的彼此面对的平面内。支撑部分7b具有一个通孔7d，并且它被支承件保持器6封闭。
图7表示根据本发明第三实施例的一个刀片夹持器20的下部。与第二实施例的刀片夹持器的下部相似，支承件保持器6和支承件7a被固定到圆形凹入部中，圆形凹入部设于第一夹持件20a和第二夹持件20b的彼此面对的平面内。支撑部分7b具有一个通孔7d，同时一个穿过支承件保持器6和夹持件20a、20b的通孔7c也被形成，以便与通孔7d对齐，通孔7c和7d被用作从夹持器20的外部提供固态润滑剂的入口。
此外，在这种情况下，当切割刀片2的切割刃的直径是3毫米时，支撑部分7b具有曲率半径例如为大约3至6毫米的切割刃圆形棱线。此外，如果切割刀片2的切割刃的直径被表示为D毫米，那么弯曲部分的曲率半径在D至2D毫米的范围内选择。
根据本发明的刀片夹持器符合一种结构，其中图4所示的两个夹持件1a和1b用根据上述第一至第三实施例之一的第一和第二夹持件20a和20b取代。
图8表示一个由单晶体金刚石或烧结金刚石制成的支承件7a的制造步骤的实施例。当支承件7a由单晶体金刚石X制成时，在图8A的(a)中用影线表示的金刚石X的顶部和底部部分被一个部件(skeif)或类似物切下，并且在其中央用钇铝石榴石(YAG)激光形成一个钟形的孔作为支撑部分7b的基础(图8中的(b))，然后该孔被YAG激光弄圆以具有支承件7a的预定外部轮廓(图8中的(c))，接着如图8中的(f)所示执行研磨，在该步骤中，当自由颗粒(2到4微米的金刚石颗粒)被提供给支承件保持器7b时，一个具有与支承件保持器7b相同的顶角的针状件12绕着该孔进一步地旋转和摆动，以便不会使钟形形状变形。
当制造由烧结金刚石制成的支承件7a时，金刚石颗粒首先被烧结以提供一个具有预定外径的圆柱形支承件7a’(图8中的(d))，接着，通过一个具有与钟形形状相似轮廓的放电电极11，对圆柱形支承件7a’进行放电加工，于是钟形形状被转移给圆柱形支承件7a’(图8中的(e))。然后，当颗粒(2到4微米的金刚石颗粒)提供给遭受电火花加工的表面时，一个具有与支承件保持器7b相同的顶角的针状件12被绕着该孔转动和倾斜以便不会破坏钟形形状(图8中的(f))。
支承件7a可以由宝石制成，例如蓝宝石或红宝石，研磨不局限于上述方法，例如可以使用金属丝研磨。
为了制造根据本发明的刀片夹持器，具有上述钟形凹口的支承件5a、7a被支承件保持器6保持并被安装到第一和第二夹持件20a、20b，接着切割刀片2与具有支承件5a、7a的第一和第二夹持件20a、20b结合。
在具有1.0千克的边缘荷载的刀片夹持器上进行切割测试，且其运行距离(或寿命)被确定为耐久性测试的结果。关于图2所示的现有技术的刀片夹持器，运行距离平均是150000米，而本发明的刀片夹持器的运行距离被很大地延长到平均300000米。此外，通过每隔10000米提供固态润滑剂，切割刃的寿命被进一步延长大约20％到30％。
通过使用在支承件保持器5b、7b注入油的支承件5a、7a或所谓的无油轴承来支撑切割刀片2，不需要固态润滑剂的定期再填充，并且能保持稳定的切割性能。作为选择，为了延长支承件5a、7a的寿命，支承件保持器5b、7b可以具有覆层以提高表面性能和使表面变硬(例如defric覆盖层)。
下面，对具有上述刀片夹持器的划割装置进行说明。图9和10是划割装置的前视图和侧视图，一个由脆性材料制成的平板50被放在水平的可旋转工作台51上，通过用真空泵(未示出)吸住平板，平板50被固定在工作台51上，一对平行导轨52支撑工作台51，并能用滚珠丝杠53在Y方向(垂直于图9的纸片)上沿着导轨52引导工作台51。一个导向杆54在X方向(图9中的左右方向)上被设置在工作台51上方，一个划割头55被安装在导向杆54上以便在X方向上滑动，一个马达56被提供来使划割头55滑动。上述刀片夹持器20被连接在划割头55的下方以便升起和落下和绕着垂直于平板50的轴线摆动，切割刀片2被可旋转地安装在其下端。一对电荷耦合装置(CCD)摄象机58被布置在导向杆54上方以识别设置在平板50上的对准标志，平板50被放在工作台51上。此外，在划割头55中包括一个切割刀片变换器，用来将刀片夹持器20的方向颠倒180度，以便在每次形成划割线时，将切割刀片颠倒180度。
图11表示一个具有上述刀片夹持器的手动切割器。用于保持手动切割器的圆柱形把手61与由申请人申请的日本实用新型62-23780/1987中披露的相同，而上述刀片夹持器20被安装在其底部。手动切割器不仅能用于玻璃板，而且能用于由脆性材料制成的板，例如陶瓷材料或半导体材料。此外，手动切割器包括一个油腔63、盖64和若干用于它的机构65-73，但它们与本发明没有直接关系，因而这里省略对它们的说明。
虽然已经结合其实施例和参考附图对本发明进行了充分的描述，但应该注意，本发明不局限于这些实施例。